Metabolome and Transcriptome Analysis Reveals the Regulatory Effect of Magnesium Treatment on EGCG Biosynthesis in Tea Shoots (Camellia sinensis)

山茶 开枪 WRKY蛋白质结构域 生物合成 代谢组 转录组 山茶科 生物化学 代谢组学 生物 化学 植物 基因 基因表达 代谢物 生物信息学 有机化学
作者
Zixuan Feng,Zhuan Li,Rui Yan,Nan Yang,Meichen Liu,Yi Bai,Yuyuan Mao,Chengzhe Zhou,Yuqiong Guo,Y.J. Zeng,Yuhang Ji,Yu-Hsi Lin,Jianjun Chen,Shuilian Gao
出处
期刊:Plants [Multidisciplinary Digital Publishing Institute]
卷期号:14 (5): 684-684
标识
DOI:10.3390/plants14050684
摘要

Epigallocatechin-3-O-gallate (EGCG) is an important ingredient that indicates tea quality and has healthcare functions. Magnesium nutrition can improve the quality and yield of tea plants, but its regulatory role in the biosynthesis of EGCG in tea plants has not been clarified. Herein, we performed a comprehensive analysis of the metabolomics and transcriptomics of the shoots of ‘Huangdan’ at five magnesium concentrations: L1-L5 (0, 0.15, 0.45, 0.6, and 0.9 mmol/L mg2+, respectively). The results showed that the EGCG content of tea shoots treated with low magnesium concentrations was higher compared to those treated with high magnesium concentrations. The contents of related metabolites such as p-coumaric acid and cyanide in the EGCG synthesis pathway increased in the L4 and L5 treatment groups, while those of dihydroquercetin, dinnamic acid, and epicatechin increased significantly in the L2 and L3 treatment groups. Under the influence of magnesium treatment, the biosynthesis of EGCG was affected by a series of structural genes: CsPAL (HD.01G0005520), HD.02G0024350), Cs4CL (HD.15G0008250, HD.13G0010220), CsDFR (HD.04G0026220), CsANS(HD.12G0016700) with CsaroDE (HD.03G0002480)-positive regulation, and CsPAL (HD.13G0009900, HD.06G0008610), CsC4H (HD.06G0017130), Cs4CL (HD.02G0027390, HD.04G0003270), CsCHS (HD.10G0022640), CsCHI (HD.01G0011100), CsF3′H (HD.15G0015490), CsF3′5′H (HD.13G0004300), CsANS (HD.07G0023630), and Csaro B (HD.01G0028400) with CsSCPL (HD.01G0041070)-negative regulation. Transcription factors MYB 44 and WRKY 17 may play a key role in EGCG biosynthesis, which is significantly induced by magnesium nutrition in tea tree shoots. This study elucidates the effect of magnesium nutrition on EGCG biosynthesis in tea plants and provides key candidate transcription factors to provide a reference for further research on high-EGCG tea varieties to improve tea quality.

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